Динамична памет Трифон Трифонов Увод в програмирането, спец. Компютърни науки, 1 поток, спец. Софтуерно инженерство, 2016/17 г. 21 декември 2016 г. Тр

Препис

1 Динамична памет Трифон Трифонов Увод в програмирането, спец. Компютърни науки, 1 поток, спец. Софтуерно инженерство, 2016/17 г. 21 декември 2016 г. Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 1 / 13

2 Програмен стек Схема на програмната памет... Програмен стек Статични данни Програмен код... Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 2 / 13

3 Програмен стек Програмен стек... граница на стека дъно на стека данни данни данни данни връх на стека Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 3 / 13

4 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

5 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

6 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

7 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

8 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Програмистът няма контрол над управлението на паметта Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

9 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Програмистът няма контрол над управлението на паметта Паметта не може да се освободи по-рано (преди края на блока) Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

10 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Програмистът няма контрол над управлението на паметта Паметта не може да се освободи по-рано (преди края на блока) Паметта не може да се запази за по-дълго (след края на блока) Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

11 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Програмистът няма контрол над управлението на паметта Паметта не може да се освободи по-рано (преди края на блока) Паметта не може да се запази за по-дълго (след края на блока) Количеството заделена памет до голяма степен е определено по време на компилация Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

12 Програмен стек Свойства на програмния стек Паметта се заделя в момента на дефиниция Всеки заделен блок памет носи името на променливата Паметта се освобождава при изход от блока (или функцията), в който е дефинирана променливата Последно заделената памет се освобождава първа Програмистът няма контрол над управлението на паметта Паметта не може да се освободи по-рано (преди края на блока) Паметта не може да се запази за по-дълго (след края на блока) Количеството заделена памет до голяма степен е определено по време на компилация При какви случаи заделената памет може да варира по време на изпълнение? Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 4 / 13

13 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

14 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

15 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Програмата може да заяви блок с произволна големина Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

16 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Програмата може да заяви блок с произволна големина Операционната система се грижи за управлението на динамичната памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

17 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Програмата може да заяви блок с произволна големина Операционната система се грижи за управлението на динамичната памет поддържа карта кои клетки са свободни и кои заети Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

18 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Програмата може да заяви блок с произволна големина Операционната система се грижи за управлението на динамичната памет поддържа карта кои клетки са свободни и кои заети контролира коя част от паметта от коя програма се използва (защитен режим) Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

19 Динамична памет Област за динамична памет (heap) Динамичната памет може да бъде заделена и освободена по всяко време на изпълнение на програмата Областта за динамична памет е набор от свободни блокове памет Програмата може да заяви блок с произволна големина Операционната система се грижи за управлението на динамичната памет поддържа карта кои клетки са свободни и кои заети контролира коя част от паметта от коя програма се използва (защитен режим) позволява използването на външни носители (виртуална памет) Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 5 / 13

20 Динамична памет Схема на динамичната памет "abcd" Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 6 / 13

21 Динамична памет Заделяне на динамична памет Заделянето на динамична памет става с операциите new и new[] Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 7 / 13

22 Динамична памет Заделяне на динамична памет Заделянето на динамична памет става с операциите new и new[] new <тип> заделя блок от памет за една променлива от <тип> Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 7 / 13

23 Динамична памет Заделяне на динамична памет Заделянето на динамична памет става с операциите new и new[] new <тип> заделя блок от памет за една променлива от <тип> new <тип>[<брой>] заделя блок от памет за масив от <брой> елемента от <тип> Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 7 / 13

24 Динамична памет Заделяне на динамична памет Заделянето на динамична памет става с операциите new и new[] new <тип> заделя блок от памет за една променлива от <тип> new <тип>[<брой>] заделя блок от памет за масив от <брой> елемента от <тип> new <тип>(<инициализация>) заделя блок от памет за една променлива от <тип> и я инициализира със зададените един или повече параметри Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 7 / 13

25 Динамична памет Заделяне на динамична памет Заделянето на динамична памет става с операциите new и new[] new <тип> заделя блок от памет за една променлива от <тип> new <тип>[<брой>] заделя блок от памет за масив от <брой> елемента от <тип> new <тип>(<инициализация>) заделя блок от памет за една променлива от <тип> и я инициализира със зададените един или повече параметри връща указател <тип>* към новозаделения блок Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 7 / 13

26 Динамична памет Примери за заделяне int* p = new int; p...?... Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 8 / 13

27 Динамична памет Примери за заделяне int* p = new int; float* q = new float(1.23); p q...? Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 8 / 13

28 Динамична памет Примери за заделяне int* p = new int; float* q = new float(1.23); char* s = new char[6]; strcpy(s, "hello"); p q s...? h e l l o \0... Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 8 / 13

29 Динамична памет Примери за заделяне int* p = new int; float* q = new float(1.23); char* s = new char[6]; strcpy(s, "hello"); char** ss = new char*(s); p q s ss...? h e l l o \ Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 8 / 13

30 Динамична памет Освобождаване на памет Динамична памет се освобождава с операциите delete и delete[] Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 9 / 13

31 Динамична памет Освобождаване на памет Динамична памет се освобождава с операциите delete и delete[] delete <указател> освобождава блок от памет с начало, сочено от <указател> Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 9 / 13

32 Динамична памет Освобождаване на памет Динамична памет се освобождава с операциите delete и delete[] delete <указател> освобождава блок от памет с начало, сочено от <указател> delete[[<брой>]] <указател> освобождава блок от памет, съдържащ масив от <брой> обекти, първият от които е сочен от <указател> Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 9 / 13

33 Динамична памет Освобождаване на памет Динамична памет се освобождава с операциите delete и delete[] delete <указател> освобождава блок от памет с начало, сочено от <указател> delete[[<брой>]] <указател> освобождава блок от памет, съдържащ масив от <брой> обекти, първият от които е сочен от <указател> указването на <брой> не е задължително, понеже операционната система знае колко е голям заделения блок Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 9 / 13

34 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

35 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

36 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

37 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

38 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Не е позволено частично освобождаване на памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

39 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Не е позволено частично освобождаване на памет int* a = new int[10];... delete (a+2); Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

40 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Не е позволено частично освобождаване на памет int* a = new int[10];... delete (a+2); Не е позволено използването на памет след като е освободена Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

41 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Не е позволено частично освобождаване на памет int* a = new int[10];... delete (a+2); Не е позволено използването на памет след като е освободена Не е позволено повторното освобождаване на една и съща памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

42 Особености на работа с динамична памет Ограничения при освобождаването на памет На delete може да се подаде само указател, върнат от new Не е позволено освобождаването на памет в програмния стек или областта за програмен код int x; int* p = &x;... delete p; delete sin; delete main; Не е позволено частично освобождаване на памет int* a = new int[10];... delete (a+2); Не е позволено използването на памет след като е освободена Не е позволено повторното освобождаване на една и съща памет int* p = new int[5],*q = p; delete p; q[1] = 5; delete q; Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 10 / 13

43 Особености на работа с динамична памет Задачи за динамична памет 1 Да се напише програма, която въвежда няколко положителни дробни числа в динамичната памет и намира средното им аритметично Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 11 / 13

44 Особености на работа с динамична памет Задачи за динамична памет 1 Да се напише програма, която въвежда няколко положителни дробни числа в динамичната памет и намира средното им аритметично 2 Да се напише програма, която създава матрица от числа в динамичната памет и я транспонира Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 11 / 13

45

46 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

47 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Програмистът носи отговорност за правилната работа с динамичната памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

48 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Програмистът носи отговорност за правилната работа с динамичната памет Заделената динамична памет остава непокътната до освобождаването ѝ с delete или до завършване на програмата Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

49 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Програмистът носи отговорност за правилната работа с динамичната памет Заделената динамична памет остава непокътната до освобождаването ѝ с delete или до завършване на програмата След приключване на програмата, цялата заделена от нея памет се освобождава от операционната система Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

50 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Програмистът носи отговорност за правилната работа с динамичната памет Заделената динамична памет остава непокътната до освобождаването ѝ с delete или до завършване на програмата След приключване на програмата, цялата заделена от нея памет се освобождава от операционната система Честото заделяне и освобождаване на малки блокове памет води до фрагментация Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

51 Особености на работа с динамична памет Особености на динамичната памет Програмистът има контрол над заделянето на памет Програмистът носи отговорност за правилната работа с динамичната памет Заделената динамична памет остава непокътната до освобождаването ѝ с delete или до завършване на програмата След приключване на програмата, цялата заделена от нея памет се освобождава от операционната система Честото заделяне и освобождаване на малки блокове памет води до фрагментация Динамично заделените блокове памет не се свързват с имена Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 12 / 13

52 Особености на работа с динамична памет Грешки при работа с динамична памет Работа с указател към незаделена или освободена памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 13 / 13

53 Особености на работа с динамична памет Грешки при работа с динамична памет Работа с указател към незаделена или освободена памет Освобождаване на непозволена памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 13 / 13

54 Особености на работа с динамична памет Грешки при работа с динамична памет Работа с указател към незаделена или освободена памет Освобождаване на непозволена памет Загубване на указател към заделена памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 13 / 13

55 Особености на работа с динамична памет Грешки при работа с динамична памет Работа с указател към незаделена или освободена памет Освобождаване на непозволена памет Загубване на указател към заделена памет Неосвобождаване на неизползвана памет Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 13 / 13

56 Особености на работа с динамична памет Грешки при работа с динамична памет Работа с указател към незаделена или освободена памет Освобождаване на непозволена памет Загубване на указател към заделена памет Неосвобождаване на неизползвана памет Изтичане на памет (memory leak) Трифон Трифонов (УП 16/17) Динамична памет 21 декември 2016 г. 13 / 13